مِه درست کنیم

هم‌نشینی با علم > یک تجربه > مِه درست کنیم

تاریخ انتشار: ۲۱ بهمن ۱۳۹۹

problem

بعضی روزها آسمان ابری است، گاهی در نزدیکی سطح زمین ابر رقیق یا مِه تشکیل می‌شود، بعضی روزها شبنم روی برگ گل‌ها می‌نشیند و بعضی روزها نه. در این آزمایش درون یک بطری مِه بسازید و چگونگی تشکیل ابرها و شبنم‌ها را بررسی کنید.

دست به کار شوید!

۱

این وسایل را آماده کنید:

  • یک بطری شیشه‌ای بزرگ رُب یا خیارشور طوری که دست شما در آن به‌راحتی جا شود و از دهانه‌اش رد شود. بطری‌های با ظرفیت بیش از سه لیتر برای این کار مناسب‌اند.
  • یک لنگه دست‌کش ظرفشویی
  • کمی آب
  • کبریت

۲

کمی آب ته بطری بریزید و دست‌کش را دست کنید.

۳

چند کبریت را روشن کنید و داخل بطری بیندازید. کبریت‌ها فوری خاموش می‌شوند ولی ایرادی ندارد، در واقع شما به دود کبریت نیاز دارید! دستتان را وارد بطری کنید و فوری لبه‌ی باز دست‌کش را روی دهانه‌ی بطری بکشید طوری که خوب کیپ شود. این کار را آن‌قدر سریع انجام بدهید تا دود کبریت‌ها خارج نشود، بهتر است از کس دیگری کمک بگیرید.

۴

در حالی که با دست دیگر سر دستکش را نگه داشته‌اید دستی که داخل بطری است را مشت کرده و ناگهان به طرف بالا بکشید. به فضای خالی بطری نگاه کنید، چه می‌بینید؟ دوباره دستتان را باز کنید و پایین ببرید. چه تغییری می‌کند؟ چند بار این کار را تکرار کنید و نتیجه را ببینید.

توجه: امکان دارد مجبور شوید چند بار کبریت انداختن و کشیدن دست‌کش روی لبه را تکرار کنید تا بتوانید نتیجه بگیرید.

همین مراحل را بدون کبریت تکرار کنید. آیا باز مِه تشکیل می‌شود؟

توجه کنید که دهانه‌ی بطری اندازه‌ی مناسبی داشته باشد، نه آنقدر گشاد که دست‌کش به آن کیپ نشود و نه آنقدر باریک که دست از آن رد نشود. موقع آزمایش یادتان باشد که فوری سر دست‌کش را روی بطری کشیده و دستتان را خیلی سریع بالا بکشید.

چطور اتفاق افتاد؟

در آزمایش دیدیم که برای تشکیل مِه یا ابر رقیق در بطری چند عامل مهم وجود داشت: کبریت، آب و حرکت سریع دست. برای اینکه بدانیم هر کدام چه نقشی داشتند شاید خوب باشد اول ببینیم ابرها چطور تشکیل می‌شوند.

ابرها چیزی نیستند به جز قطرات آب یا بلورهای یخ که در هوا معلق‌اند و کنار هم متراکم شده‌اند. ابرها چطور تشکیل می‌شوند؟ هرچه از سطح زمین بالاتر برویم به تدریج فشار هوا در ارتفاع کم و کمتر می‌شود. اگر بخار آب به این ارتفاع‌ها برسد، در این فشارِ کم هوا، سرد شده و کم‌کم به قطره‌های مایع تبدیل می‌شود و ابرها را تشکیل می‌دهد. برای تشکیل قطره‌های آب به ذرات معلق در هوا مانند غبار، دوده و … نیاز است تا ذرات بخار به آن‌ها بچسبند و راحت‌تر قطره‌های مایع تشکیل شود. در بازدم شما در روزهای سرد هم همین اتفاق می‌افتد. بخار آبی که از دهانتان خارج می‌شود، حول ذرات موجود در هوای سرد متراکم شده و تبدیل به قطره‌های مایع می‌شود و ابری رقیق جلوی دهانتان می‌بینید.

البته وجود بخار آب برای تشکیل ابر کافی نیست، بلکه بخار آب باید آنقدر زیاد باشد که در هوا به اشباع برسد یعنی دیگر جایی برای بخار آب بیشتر نباشد. اینکه چقدر هوا برای بخار آب جا دارد به دما وابسته است و هر چه دما کمتر شود این میزان هم کاهش می‌یابد. در هوای هر شهر یا منطقه‌ای مقداری رطوبت وجود دارد، وقتی دما کاهش پیدا می‌کند به دمایی می‌رسیم که هوا از بخار آب اشباع می‌شود و قطرات آب تشکیل می‌شوند. به این دما نقطه‌ی شبنم می‌گویند. نقطه‌ی شبنم در نواحی با رطوبت‌های مختلف متفاوت است، مثلاً در شهرهای کویری که رطوبت هوا کم است در دماهای پایین‌تری به نقطه‌ی شبنم می‌رسیم. رسیدن دما به نقطه‌ی شبنم در ارتفاع‌ها منجر به تشکیل ابر می‌شود و در نزدیکی زمین اگر دما به نقطه‌ی شبنم برسد قطره‌های آب به صورت شبنم روی سطوح و برگها می‌نشینند و همین موضوع، دلیل نامگذاری این دماست.

تصویری از ابرها و کوه دماوند Zeinab sadat rabbani, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons 

 

برگردیم به آزمایشی که انجام دادیم: به دلیل وجود آب در بطری بخار آب وجود دارد و سوختن کبریت هم دوده تولید می‌کند که به تشکیل قطره‌های مایع کمک می‌کند. دیگر به چه نیاز داریم؟ سرما! چطور بخار آب در بطری سرد شد؟ به حرکت دست دقت کنید. با جمع شدن ناگهانی دست، مِه‌ تشکیل شد، اما چطور؟ وقتی دست درون بطری است فضایی را اشغال کرده است و هوا در فضای باقی‌مانده در بطری پخش است. وقتی دستتان را ناگهان به بالا می‌کشید یک‌مرتبه فضای بیشتری آزاد می‌شود و در نتیجه هوا در بطری پخش شده و فشار آن کم می‌شود که نتیجه‌اش سرد شدن گاز است.

دیگر باقی داستان مشخص است. بخار آب‌ِ سرد شده، حول ذرات حاصل از دود کبریت متراکم می‌شود و ابر تشکیل می‌دهد و ما آن را به صورت مِه‌ای رقیق در بطری می‌بینیم. وقتی دستتان را دوباره پایین می‌برید و باز می‌کنید هوا را گرم می‌کنید و قطره‌های آب دوباره به بخار تبدیل می‌شوند و مِه از بین می‌رود. اگر در بطری را محکم نبندید، موقع جمع کردن دستتان هوا وارد بطری می‌شود و دیگر مِه تشکیل نمی‌شود.

جالب است بدانید…

وقتی در وبگاه‌های هواشناسی وضع هوای هر شهر را جستجو کنید علاوه بر دما، عددهایی مثل میزان رطوبت هوا و دمای نقطه‌ی شبنم را هم گزارش می‌کنند. دمای نقطه‌ی شبنم به رطوبت، دما و فشار هوا وابسته است.

مثلاً در روز ۸ بهمن ۱۳۹۹ در شهری خشک مانند یزد دمای هوا ۱۵ درجه‌ی سانتی‌گراد است و رطوبت هوا در حدود یازده درصد، در همین روز نقطه‌ی شبنم در دمای ۱۴- درجه‌ی سانتی‌گراد رخ می‌دهد یعنی اگر دما به منفی ۱۴ درجه برسد شبنم روی برگ‌ها می‌نشیند. در حالی که در همین روز در شهری مرطوب مانند رشت دمای هوا هم در همان حدود دمای یزد و برابر با ۱۴ درجه‌ی سانتی‌گراد است ولی رطوبت هوا در حدود ۶۲ درصد و خیلی بیشتر از رطوبت هوای شهر یزد است، در نتیجه نقطه‌ی شبنم برای شهر رشت در این روز در دمای بالاتری و در حدود ۷ درجه‌ی سانتیگراد پیش‌بینی شده است. آیا در یزد در ساعتی از این روز از بهمن‌ماه امکان دارد روی برگ‌ها شبنم تشکیل شود؟

مطالب مرتبط